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1、文章编号 :1672 7940 (2008) 04 0485 08利用水平井测井资料确定井旁构造特征方法研究向子涛1 , 汪中浩1 , 刘军全2 , 杨盛用3(1 . 长江大学 油气资源与勘探技术教育部重点实验室 , 荆州 434023 ;2 . 长庆油田分公司 第七采油厂 , 西安 710002 ;3 . 黄河水利职业技术学院 数理教研室 , 开封 475001)摘要 :水平井测井仪器经过地层界面时 ,测井曲线会出现延迟现象 ,本文结合地质录井资料和水平井井眼轨迹与油藏关系成图系统软件 ,在标定地层界面的前提下求得延滞区间长度 ,进而求得地层界面间的地层倾 角和方位角 ,来确定水平井井旁构造
2、特征及其空间展布 。关键词 : 井旁构造 ; 水平井 ; 地层展布 ; 测井响应延滞 ; 响应特征中图分类号 : P631 . 8文献标识码 : A收稿日期 : 2007 - 11 - 13Study on the Geological Structural Characters of the WellLocat ion Using Horizontal Well Logging DataXia ng Zit ao 1 , Wa ng Zho ng hao 1 ,L i u J u nqua n2 , Ya ng She ngyo ng3( 11 M i nis t r y o f E d u
3、c at i on Ke y L aborat o r y o f E x p l orat i on Tec h nol o g i es f or Oi l an d Gas R esou rces , Y an g t z e U ni ve rsi t y , J i n g z hou H ubei 434023 , Chi n a;21 Cha n g qi n g Oi l f iel d B ra nc h Com p a n y 7 t h Oi l p ro d uct i on Fact or y , X ia n 710002 , Chi na ;3 . T he Ye
4、l l ow R i ve r W ate r Conse rv anc y V oc at i onal Tec h nol o g y M at he m at ic al S t a f f R oom , K ai f e n gH e na n 475001 , Chi n a)Abstract : Whe n lo ggi ng tool s i n ho rizo nt al well s p a sse s t h ro ugh st rati grap hic bo u nda rie s ,t he lo ggi ng cur ve will sho w t he dela
5、y p he no me no n . In t hi s p ap e r , ba se d o n t he geolo gical lo ggi ng dat a a nd t he mappi ng syst e m sof t wa re of t he relatio n s bet wee n well t rajecto r y a nd re se r voi r i n ho rizo nt al lo g , it o bt ai n s t he dela y i nt e r val le ngt h unde r t he co nditio n of t he
6、cali bratio n of st rati grap hy a nd t he n o bt ai n s i ncli natio n a nd azi mut h of st rati grap hic bo unda2 rie s , w hich det er mi ne s t he cha ract er s of well locatio n st r uct ure a nd it s sp atial di st ri butio n . Key words :geolo gical st r uct ure of t he well locatio n ; ho ri
7、zo nt al well s ; st ratigrap hy di st ri bu2tio n ; lo ggi ng re spo n se delay ; re spo n se c ha ract e ri stic s作者简介 :向子涛 ( 1984 - ) ,男 ,硕士研究生 ,现就读于长江大学物理与石油资源学院地球探测与信息技术专业 ,从事水平井测井响应研究 。E - mail :z it ao x 163 . co m汪中浩 ( 1966 - ) ,男 ,教授 ,长期从事生产测井的理论实验 、储集层孔隙结构 、声波测井实验和水平井测井理论与软件等方面研 究 。利用水平井技术
8、开发某个油气藏的关键是要求水平段井眼轨迹尽可能位于物性最好的油气层 内 ,从而提高水平段的有效长度 ,保证井网开采效果 。但目前水平井测井地质导向还不能非常精确 的保证其轨迹位于物性最好的油气层内 ,水平井解 释技术也还未能充分揭示水平井测井资料隐藏的 地质和油藏信息 ,加强水平井的地质设计研究 ,综 合利用地质资料 、三维地震资料 , 充分把握油层的空间展布和物性的三维变化情况 , 才能使水平井 轨迹位于油层的最佳位置 , 使水平井测井资料的 解释转变成近似均匀介质的厚层时的资料处理程 度 1 。这样才可以极大地简化解释的复杂性和技 术上的难度 。开展水平井测井资料确定井旁构造特征方法研究
9、,可以为水平井地质导向的准确定位 及了解水平井周围的油藏分布起到很好的效果 。在水平井眼中 ,仪器经过地层界面时 ,测井曲 线会出现一段延滞 ,这段延滞区间的长度 ( L ) 与 仪器的 探 测 深 度 ( r) , 地 层 界 面 和 井 眼 的 交 角() ,地层倾角倾向 ,以及测井方法是否存在方向 性等有关 。如果已知延滞区间的长度 L , 探测深 度为 r , 可以求出地层面和井轴的夹角, 结合水 平井资料提供的井斜角和方位角 ,便可求出地层 面的视倾角和倾向 2 . 本文利用水平井井眼轨迹 与油藏关系成图系统软件 ,选取辽河油田水平井海平 1 和海平 2 相关测井数据来确定地层空间展
10、布 ,提供了一种水平井资料确定井旁构造特征的方法 。知 GRmf 和 GRsh , 从 这 方 程 可 求 得 dgr , 同 样 , 若dgr 为已知 ,则可解出 GRmf 和 GRsh 。显然 ,只有当 井壁到界面距离在 8 2 . 54c m 以内时 ,这一方程才是有效的 。密度和中子测井密度测井仪可设计成具有很强的方向性 。在 水平井中 ,机械系统通常使仪器面朝下方 ,因此所 测的是井下方地层密度 。中子测井不具有固有的 方向性 。可是 ,它是偏心地放置在井底 ,仪器上方和上井壁之间的泥浆起屏蔽作用 ,使中子减速并 吸收中子 ,所以经井上方地层到达探测器的中子水平井中仪器的响应1水平井
11、中 ,最重要的仪器响应特点有两个 : 是探测深度 ,二是测量是否有方向性 ,即是沿井的 四周围测量 ,还是仅仅沿某一方向 ( 通常是下方)测量 3 .伽马射线测井伽马射线测井不具有方向性 ,对地层上方 、下 方和井的四周均有响应 。典型地层的径向响应如 图 1 所示 ,90 %以上信号来自井壁 8 2 . 54cm 以 内地层 。由于仪器通常处于井的底部 ,它对下方 地层更敏感些 。忽略偏心效应和地层密度等参数 的影响 ,测井读数可表示为井到砂 泥岩界面距 离的函数 :数很少 ,所以中子测井实际上也是向下方聚焦的 。图 2 表示两种不同孔隙度的径向响应 。可以看出 ,中子探测深度大于伽马射线
12、,而密度探测深 度则小于伽马射线 。90 % 的中子响应来自离井壁 12 2 . 54c m 以内的地层 ,90 % 的密度响应则来自 6 2 . 54cm 以内的地层 利用井轴到界面的 距离 dn (对中子) 和 d (对密度) ,可以写出类似于(1) 的方程式 。中子和密度仪器有方向性而伽马仪器无方向 性这一事实 ,可解释图 3 和图 4 所示的现象 。图 3 中 ,设仪器从右向左移动 ,从泥岩移向砂 岩 ,图 3 (a ) 中砂岩是上方趋近的 , 无方向性的伽 马 仪 器 较 中 子 和 密 度 仪 器 先 探 测 到 砂 岩 。图 3(1)GR = f ( GR mf , GR sh
13、, rh , dgr )式中 GRmf 和 GRsh 分别是泥岩和砂岩真实地层读数 , rh 是井的半径 , dgr 是井轴到界面的距离 。若已第 4 期向子涛 等 :利用水平井测井资料确定井旁构造特征方法研究487( b) 中砂岩 是从 下 方 趋 近 的 , 伽 马 的 响 应 与 图 3(a) 一样 ,而中子和密度的响应见到过渡带要比图3 (a) 早得多 。图 4 是仪器从砂岩过渡到泥岩时的 响应 。以上情况表明 ,通过伽马和中子一密度响应特征的分析 ,可以判断分界面是从上方还是从下方到来的 。才出现 延 滞 , 补 偿 中 子 的 延 滞 最 后 消 失 ( 图 5(a) ) ;2)
14、当地层 A 从下方趋向井轴时 ,补偿中子曲 线最先出现延滞 ,补偿密度的延滞最后出现 ,自然伽马通过界面后还会继续延滞一个与通过界面前相等的区间 (图 5 ( b) ) 。比较补偿 中 子 、补 偿 密 度 、自 然 伽 玛 测 井 响 应 ,可以帮助我们揭示泥岩是从井的顶部还是底部接近井眼 。如图 5 所示 ,当泥岩从顶部或底部 接近井时 ,自然伽马总比补偿中子 、补偿密度先探 测到泥岩 。在砂岩中补偿中子测井和补偿密度测 井曲线重合 ,在泥岩中二者分开 。已知延滞区间长度为 L 、探侧深度为 r ,可求出地层面与井轴的 夹角 () , 结 合井 斜角 和 方位 角 ,便可求出地层 A 的视
15、倾角和倾向 46 。水平井测井曲线延滞2在水平井眼中 ,仪器经过地层界面时 ,测井曲线会出现一段延滞 ,这段延滞区间的长度 ( L ) 与 仪器探测深度 ( r) 、地层界面和井眼的交角 () 、地 层倾角及倾向 ,以及测井方法是否存在方向性等有关 。补偿中子 、补偿密度等测量井轴下方地层(贴井壁) 的测井方法 ,其延滞区间的长度示于图5 。说明 :图 5 (a) 为地层 A 从上方趋近 ;图 5 ( b)为地层 A 从下方趋近箭头方向表示仪器的测井 方向并有 :确定井旁构造特征方法及应用实例测井曲线的纵向和径向分辨率测井仪器的纵向分辨率指其区分地层厚度的3L = r/ si n(2)自然伽马
16、测井等无方向性的测量方法 ,不论地层 A 是从上方趋近还是从下方趋近 ,都会在交 点 M 两侧产生延滞现象 ,延滞区间长度为 :能力 , 径向分辨率指仪器对地层横向探测能力 。测井仪器的两个分辨率是互相制约的 ,一般来说 ,纵向分辨率越高的仪器径向探测深度越浅 。常见 的径向平均的测井仪器主要有感应 、侧向 、自然伽马及中子测井仪 ,纵向聚焦测井仪器有密度井壁中子及倾角仪器 。在选取探测深度时 ,按照斯伦 贝谢公 司 各 测 井 项 目 分 辨 率 ( 改 编 自 Alle n 等 人) ,一般选取补偿中子探测深度 ( r) 时 ,从井壁内约 0 . 25 m , 井壁中子测井约 0 . 18
17、 m , 自然伽 马约0 . 15 m ,岩性密度测井约 0 . 05 m 7 ,8 。L = 2 r/ si n(3)因为补偿中子探测深度大于自然伽马探测深度 ,自然伽马的探测深度大于补偿密度的探测深 度 ,当地层 A 从上方或下方趋向井轴时 , 会产生 这样一些现象 :1) 当地层 A 从上方趋向井轴时 ,自然伽马先 出现延滞 ,补偿中子 、补偿密度在经过交点 M 后图 5 地层 A 从上下方趋近Fig. 5Fo r matio n A reaching f ro m t he top and bo t to m第 4 期向子涛 等 :利用水平井测井资料确定井旁构造特征方法研究489图 6
18、 海平 1 井位平面图Fig. 6Haiping - 1 well bit map应用实例下面以辽河油田海平 1 为例具体说明水平井海 C9 - 21 直井资料画出海平 1 水平井三维立体图与其直井间的空间分布如图 7 所示 ,结合水平 井领眼井及周围的直井可以更好的确定水平井层位上的界面点 ,如果选取附近的直井越多 ,则确定的层位就越精确 。结合 地 质 录 井 资 料 绘 制 海 平 1 的 C N L ,D E N , GR 三条曲 线 在 层 界 面 附 近 的 曲 线 图 ( 图资料预测地层空间展布的方法 (图 6) 。海外河油田位于辽河断陷盆地中央凸起带南部倾没端海外河地区 。从原
19、油性质来看 ,新海 27块东营组顶部即东营组一段原油性质较稠 ,尽管原油密度较高 ,但粘度偏低 ,为常规稠油 ,具有一定的代表性 ,且测井资料质量较好 ,资料较全. 比8) ,确定泥岩地层段是从上方趋向于砂岩地层段 。较适合用于确定井旁构造特征 。通过其延滞长度计算地层倾角和方位得如表 1 :可以 看 出 通 过 C N L 和 GR 曲 线 计 算 得 到 了选取海平 1 附近的海 181 - 31 ,海 171 - 30 ,图 7 海平 1 及周围直井的三维空间分布Fig. 7Haiping - 1 and vertical well s aro und t he t hree - dim
20、ensio nal dist ributio n图 8 三孔隙度曲线在层界面出现延滞现象Fig. 8 3 po ro sit y curves have a delay in layer interf ace of t he interf ace p heno mena表 1 海平 1 地层倾角和方位 Table 1 Haipi ng - 1 Fo r matio n of i ncli natio n a nd azi mut h 井深度 1深度 2倾角方位gr1gr2Ladeviazi m海 11484 . 1088 . 741485 . 4066 . 681 . 3013 . 3474
21、. 14263 . 602 . 52347 . 20井深度 1深度 2倾角方位cnl1cnl2Ladeviazi m海 11482 . 1537 . 051483 . 3827 . 600 . 7713 . 5274 . 14263 . 602 . 34347 . 30表 2 辽河油田其他水平井计算得到的地层倾角和方位Table 2 L iao he oilfield o t her ho rizo ntal well s fo r matio n of inclinatio n and azimut h井名深度 1深度 2倾角方位gr1gr2Ladeviazi m馆平 14755 . 137
22、99899 . 13955 . 51466 . 41489 . 41486 . 31497 . 315251556 . 3553 . 3169 . 8488 . 8858 . 6574 . 1383 . 5571 . 0850 . 2869 . 8850 . 28754 . 25797 . 25893 . 75951 . 881465 . 321488 . 381485 . 261496 . 31523 . 481553 . 3269 . 5110 . 771 . 1670 . 51123 . 691 . 9151 . 3877 . 4350 . 1470 . 380 . 881 . 755
23、. 383 . 631 . 111 . 081 . 041 . 061 . 523 . 0320 . 059 . 873 . 24 . 7515 . 6816 . 216 . 7716 . 4411 . 385 . 6864 . 4775 . 8797 . 7799 . 971 . 5975 . 5167 . 3270 . 2575 . 7580 . 25234 . 8238 . 1238 . 2235 . 6261 . 1245 . 780 . 4581 . 1982 . 4481 . 825 . 484 . 264 . 575 . 152 . 731 . 715 . 913 . 312 .
24、 874 . 07289 . 7296 . 32296 . 42291 . 34342 . 3311 . 48160 . 9162 . 38164 . 88163 . 64海 2海 H4海 3井名深度 1cnl1深度 2cnl2deviazi m倾角方位La馆平 14755 . 63796894 . 75948 . 131466 . 521489 . 2920 . 9620 . 9132 . 9937 . 5836 . 721 . 2755 . 09794 . 88892945 . 881465 . 851488 . 6517 . 3427 . 6622 . 6323 . 2728 . 661
25、4 . 70 . 531 . 132 . 752 . 250 . 670 . 6419 . 669 . 213 . 754 . 5915 . 5816 . 3364 . 4775 . 8797 . 7799 . 971 . 5975 . 51234 . 8238 . 1238 . 2235 . 6261 . 1245 . 75 . 875 . 875 . 875 . 875 . 875 . 87289 . 5296 . 34296 . 22291 . 44342 . 7311 . 46海 2海 H4第 4 期向子涛 等 :利用水平井测井资料确定井旁构造特征方法研究491相同的结论 。笔者又对辽
26、河油田其他水平井做了类似的做法 ,也得到了相同的结论 。如表 2 所示 ,结合地质 软件可以绘制出水平井的三维空间立体展布 ,如图 11 所示 。通过水平井井眼轨迹与油藏关系可以描绘出其二维的平面分布图 :其地层空间展布如图 9 和图 10 所示 :图 11 杜 84 - 馆平 14 三维地层空间展布Fig. 11 Du84 - Guanping14 3D st ratigrap hic dist ributio n space参考文献 :结语4 1 李鹏翔 ,林静 , 刘思贤 . 水平井测井解释研究 的发展J . 江汉石油学院学报 ,1999 ,21 (2) :2326 . 2 汪中浩 .
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